PhotoFlow: Photoelektrochemische Redox-Flow-Batterien

Hintergrund

Unsere hochentwickelte Gesellschaft hat einen enormen Bedarf an Energie. In Hinblick auf begrenzte Ressourcen und unser Klima muss ein Großteil dieser Energie in Zukunft mittels klimaneutralen und regenerativen Quellen erzeugt werden. Die Verwendung von erneuerbaren Energieerzeugungsmethoden wie Solar-, Wasser- oder Windkraft ist seit einigen Jahrzenten stark im Fokus der Forschung. Für einen weiteren Ausbau dieser Energiequellen müssen jedoch effiziente und bezahlbare Lösungen zur Energiespeicherung gefunden werden, um weiterhin die Netzstabilität zu gewährleisten. Dafür sind insbesondere Redox-Flow-Batterien geeignet, die einfach und flexibel skalierbar sind und sich durch ihre hohe Sicherheit auszeichnen, da auf wässrige Elektrolyte zurückgegriffen werden kann. Eine Redox-Flow-Batterie wird anhand des Redox-Potentials unterschiedlicher im Elektrolyt befindlicher Spezies betrieben. In Abbildung 1 ist die Funktionsweise einer sogenannten All-Vanadium-Redox-Flow-Batterie dargestellt.

Abbildung 1. Schematische Darstellung und Funktionsweise einer All-Vanadium-Redox-Flow-Batterie.

Projektbeschreibung

Das Projekt „PhotoFlow“ beschäftigt sich mit der Entwicklung einer direkt durch Licht aufladbaren Redox-Flow-Batterie. Die Nutzung des Sonnenlichts stellt hierbei einen entscheidenden Vorteil im Vergleich zu einer konventionellen Redox-Flow-Batterie dar, da keine separate Solarzelle mehr benötigt wird. So kann die Batterie mit Hilfe von Sonnenlicht autark betrieben werden. In dem Projekt werden unterschiedliche Photoelektroden getestet und in Feinabstimmung mit den entsprechenden Elektrolyten in Verbindung gebracht. Die Weiterentwicklung der Elektrolyten erfolgt hierbei bei den Projektpartnern JenaBatteries GmbH und Friedrich-Schiller-Universität Jena (Prof. Dr. U. S. Schubert). Die Volterion GmbH entwickelt ein skalierbares Zell- und Modulkonzept. Ziel des Projektes ist es außerdem, in Zusammenarbeit mit allen Projektpartnern einen funktionsfähigen Demonstrator zu bauen.